PI3 kinase inhibition improves vascular malformations in mouse models of hereditary haemorrhagic telangiectasia

Activin receptor-like kinase 1 (ALK1) is an endothelial serine-threonine kinase receptor for bone morphogenetic proteins (BMPs) 9 and 10. Inactivating mutations in the ALK1 gene cause hereditary haemorrhagic telangiectasia type 2 (HHT2), a disabling disease characterized by excessive angiogenesis with arteriovenous malformations (AVMs). Here we show that inducible, endothelial-specific homozygous Alk1 inactivation and BMP9/10 ligand blockade both lead to AVM formation in postnatal retinal vessels and internal organs including the gastrointestinal (GI) tract in mice. VEGF and PI3K/AKT signalling are increased on Alk1 deletion and BMP9/10 ligand blockade. Genetic deletion of the signal-transducing Vegfr2 receptor prevents excessive angiogenesis but does not fully revert AVM formation. In contrast, pharmacological PI3K inhibition efficiently prevents AVM formation and reverts established AVMs. Thus, Alk1 deletion leads to increased endothelial PI3K pathway activation that may be a novel target for the treatment of vascular lesions in HHT2

Analyse fonctionnelle et structurale du facteur antiangiogénique pf4v1

De nombreuses équipes se sont intéressées aux fonctions antiangiogéniquesde PF4 (Platelet Factor 4 ou Facteur Plaquettaire 4). Ses capacités inhibitrices vis-àvisde la prolifération et de la migration des cellules endothéliales in vitro et son effetinhibiteur sur lʼangiogenèse in vivo ne sont plus à démontrer. En revanche, il existeencore de nombreuses interrogations sur les mécanismes dʼaction responsables deson activité antiangiogénique. La chimiokine PF4v1 (Platelet Factor 4 variant 1)mature ne diverge de PF4 que par trois acides aminés mais son potentielangiostatique est beaucoup plus élevé que celui de PF4. Lʼétude comparative de PF4et PF4v1 est donc susceptible de fournir des éclairages intéressants sur lesmécanismes dʼaction de lʼactivité antiangiogénique de PF4. La question se pose desavoir si la différence dʼactivité antiangiogénique entre ces deux chimiokines pourraitsʼexpliquer par des différences dʼaffinité aux GAGs (Glycoaminoglycans), à unrécepteur ou bien aux voies de transduction utilisées pour médier leurs effets ?Comme les mécanismes dʼaction de PF4v1 demeurent très largement incompris(bien que son utilisation comme agent thérapeutique antiangiogénique soit trèsprometteuse), nous avons adopté plusieurs axes de travail pour élucider lescaractéristiques spécifiques de cette chimiokine.Dans un premier temps, nous avons étudié les caractéristiques de diffusibilité etde biodisponibilité des facteurs PF4 et PF4v1. Nous avons déterminé que cesparamètres étaient liés aux affinités de PF4 et PF4v1 pour lʼhéparine et les GAGs, etnous avons identifié lʼacide aminé principalement responsable des différencesobservées.Sur le plan de lʼactivité antiangiogénique de ces deux chimiokines, nousmontrons une absence de corrélation avec lʼaffinité respective aux GAGs. Par contre,nous identifions que la liaison avec un récepteur spécifique pourrait être à lʼorigine dela différence dʼactivité antiangiogénique. Nous avons mené une étude permettant decomprendre le rôle de chaque acide aminé variant entre ces deux chimiokines dansla liaison spécifique au récepteur.Enfin, nous avons développé le premier anticorps monoclonal spécifique de laprotéine PF4v1 qui, de plus, neutralise son activité antiangiogénique. Ce nouvel outilapporte des informations sur la structure et sur lʼactivité biologique de PF4v1. Il nousa aussi permis de démontrer que la protéine PF4v1 est un nouveau biomarqueur ducancer du pancréas. Grâce à ce nouvel outil, nous avons aussi développé un dosageELISA anti-PF4v1. Dans le cadre de la recherche de nouveaux biomarqueurs pour ladétection précoce des cancers, nous pouvons envisager une utilisation de cet ELISAen collaboration avec des services cliniques.Abstract

Analyse fonctionnelle et structurale du facteur antiangiogénique pf4v1

De nombreuses équipes se sont intéressées aux fonctions antiangiogéniquesde PF4 (Platelet Factor 4 ou Facteur Plaquettaire 4). Ses capacités inhibitrices vis-àvisde la prolifération et de la migration des cellules endothéliales in vitro et son effetinhibiteur sur lʼangiogenèse in vivo ne sont plus à démontrer. En revanche, il existeencore de nombreuses interrogations sur les mécanismes dʼaction responsables deson activité antiangiogénique. La chimiokine PF4v1 (Platelet Factor 4 variant 1)mature ne diverge de PF4 que par trois acides aminés mais son potentielangiostatique est beaucoup plus élevé que celui de PF4. Lʼétude comparative de PF4et PF4v1 est donc susceptible de fournir des éclairages intéressants sur lesmécanismes dʼaction de lʼactivité antiangiogénique de PF4. La question se pose desavoir si la différence dʼactivité antiangiogénique entre ces deux chimiokines pourraitsʼexpliquer par des différences dʼaffinité aux GAGs (Glycoaminoglycans), à unrécepteur ou bien aux voies de transduction utilisées pour médier leurs effets ?Comme les mécanismes dʼaction de PF4v1 demeurent très largement incompris(bien que son utilisation comme agent thérapeutique antiangiogénique soit trèsprometteuse), nous avons adopté plusieurs axes de travail pour élucider lescaractéristiques spécifiques de cette chimiokine.Dans un premier temps, nous avons étudié les caractéristiques de diffusibilité etde biodisponibilité des facteurs PF4 et PF4v1. Nous avons déterminé que cesparamètres étaient liés aux affinités de PF4 et PF4v1 pour lʼhéparine et les GAGs, etnous avons identifié lʼacide aminé principalement responsable des différencesobservées.Sur le plan de lʼactivité antiangiogénique de ces deux chimiokines, nousmontrons une absence de corrélation avec lʼaffinité respective aux GAGs. Par contre,nous identifions que la liaison avec un récepteur spécifique pourrait être à lʼorigine dela différence dʼactivité antiangiogénique. Nous avons mené une étude permettant decomprendre le rôle de chaque acide aminé variant entre ces deux chimiokines dansla liaison spécifique au récepteur.Enfin, nous avons développé le premier anticorps monoclonal spécifique de laprotéine PF4v1 qui, de plus, neutralise son activité antiangiogénique. Ce nouvel outilapporte des informations sur la structure et sur lʼactivité biologique de PF4v1. Il nousa aussi permis de démontrer que la protéine PF4v1 est un nouveau biomarqueur ducancer du pancréas. Grâce à ce nouvel outil, nous avons aussi développé un dosageELISA anti-PF4v1. Dans le cadre de la recherche de nouveaux biomarqueurs pour ladétection précoce des cancers, nous pouvons envisager une utilisation de cet ELISAen collaboration avec des services cliniques.Abstract

Functional divergence between 2 chemokines is conferred by single amino acid change.

International audienceCXCL4 and CXCL4L1 are 2 closely related CXC chemokines that exhibit potent antiangiogenic activity. Because interactions with glycosaminoglycans play a crucial role in chemokines activity, we determined the binding parameters of CXCL4 and CXCL4L1 for heparin, heparan sulfate, and chondroitin sulfate B. We further demonstrated that the Leu67/His67 substitution is critical for the decrease in glycan binding of CXCL4L1 but also for the increase of its angiostatic activities. Using a set of mutants, we show that glycan affinity and angiostatic properties are not completely related. These data are reinforced using a monoclonal antibody that specifically recognizes structural modifications in CXCL4L1 due to the presence of His67 and that blocks its biologic activity. In vivo, half-life and diffusibility of CXCL4L1 compared with CXCL4 is strongly increased. As opposed to CXCL4L1, CXCL4 is preferentially retained at its site of expression. These findings establish that, despite small differences in the primary structure, CXCL4L1 is highly distinct from CXCL4. These observations are not only of great significance for the antiangiogenic activity of CXCL4L1 and for its potential use in clinical development but also for other biologic processes such as inflammation, thrombosis or tissue repair

PRL-2 phosphatase is required for vascular morphogenesis and angiogenic signaling

International audienceAbstract Protein tyrosine phosphatases are essential modulators of angiogenesis and have been identified as novel therapeutic targets in cancer and anti-angiogenesis. The roles of atypical Phosphatase of Regenerative Liver (PRL) phosphatases in this context remain poorly understood. Here, we investigate the biological function of PRL phosphatases in developmental angiogenesis in the postnatal mouse retina and in cell culture. We show that endothelial cells in the retina express PRL-2 encoded by the Ptp4a2 gene, and that inducible endothelial and global Ptp4a2 mutant mice exhibit defective retinal vascular outgrowth, arteriovenous differentiation, and sprouting angiogenesis. Mechanistically, PTP4A2 deletion limits angiogenesis by inhibiting endothelial cell migration and the VEGF-A, DLL-4/NOTCH-1 signaling pathway. This study reveals the importance of PRL-2 as a modulator of vascular development

Glioblastoma invasion and cooption depend on IRE1α endoribonuclease activity

International audienceIRE1α is an endoplasmic reticulum (ER)-resident transmembrane signaling protein and a cellular stress sensor. The protein harbors a cytosolic dual kinase/endoribonuclease activity required for adaptive responses to micro-environmental changes. In an orthotopic xenograft model of human glioma, invalidation of IRE1α RNase or/and kinase activities generated tumors with remarkably distinct phenotypes. Contrasting with the extensive angiogenesis observed in tumors derived from control cells, the double kinase/RNase invalidation reprogrammed mesenchymal differentiation of cancer cells and produced avascular and infiltrative glioblastomas with blood vessel co-option. In comparison, selective invalidation of IRE1α RNase did not compromise tumor angiogenesis but still elicited invasive features and vessel co-option. In vitro, IRE1α RNase deficient cells were also endowed with a higher ability to migrate. Constitutive activation of both enzymes led to wild-type-like lesions. The presence of IRE1α, but not its RNase activity, is therefore required for glioblastoma neovascularization, whereas invasion results only from RNase inhibition. In this model, two key mechanisms of tumor progression and cancer cell survival are functionally linked to IRE1

Stabilization of the G-quadruplex at the VEGF IRES represses cap-independent translation

<p>The activation of translation contributes to malignant transformation and is an emerging target for cancer therapies. RNA G-quadruplex structures are general inhibitors of cap-dependent mRNA translation and were recently shown to be targeted for oncoprotein translational activation. In contrast however, the G-quadruplex within the 5'UTR of the human vascular endothelial growth factor A (VEGF) has been shown to be essential for IRES-mediated translation. Since VEGF has a pivotal role in tumor angiogenesis and is a major target of anti-tumoral therapies, we investigated the structure/function relationship of the VEGF G-quadruplex and defined whether it could have a therapeutic potential. We found that the G-quadruplex within the VEGF IRES is dispensable for cap-independent function and activation in stress conditions. However, stabilization of the VEGF G-quadruplex by increasing the G-stretches length or by replacing it with the one of NRAS results in strong inhibition of IRES-mediated translation of VEGF. We also demonstrate that G-quadruplex ligands stabilize the VEGF G-quadruplex and inhibit cap-independent translation in vitro. Importantly, the amount of human VEGF mRNA associated with polysomes decreases in the presence of a highly selective stabilizing G-quadruplex ligand, resulting in reduced VEGF protein expression. Together, our results uncover the existence of functionally silent G-quadruplex structures that are susceptible to conversion into efficient repressors of cap-independent mRNA translation. These findings have implications for the in vivo applications of G-quadruplex-targeting compounds and for anti-angiogenic therapies.</p